5º Jornadas AMUVA - Sensores
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Este documento trata sobre diferentes tipos de sensores utilizados en microbots. Explica conceptos básicos como sensibilidad, rango y ruido de los sensores, así como señales analógicas y digitales. Luego describe varios sensores comunes como sensores de luz, contacto, posición y proximidad, incluyendo ejemplos como fotorresistencias, CNY70, bumpers y encoders. Finalmente, discute aplicaciones y tendencias futuras de los sensores.
5º Jornadas AMUVA - Sensores
- 1. SENSORES
- 2. A M U V A Introducción: definiciones y clasificación Sensibilidad, Rango y Ruido Señales Analógicas y Digitales Sensores habituales en Microbots Sensores de Luz: CNY70, Fotorresistencias, Fotodiodos, GP2D12 Sensores de Contacto: Bumpers Sensores de Posición: Encoders, Potenciómetros Sensores de Proximidad: Ultrasonidos, Inductivos, Capacitivos Descripción de Circuitos Electrónicos. Aplicaciones Tendencias Futuras II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 3. A M U V A Qué es un sensor ? Mundo Físico II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES Sensor Ser Humano Robot Un sensor es cualquier dispositivo que realice la conversión de una magnitud física (presión, caudal, velocidad...) en una señal más fácil de medir y de tratar, por lo general de carácter eléctrico. También se les denomina transductores . Las señales eléctricas que genera son proporcionales a los cambios que produce algún fenómeno físico. El desarrollo de la microelectrónica permite un tratamiento muy potente de las señales eléctricas generadas por los sensores.
- 4. A M U V A Por qué usamos sensores? II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES La capacidad que tiene el hombre de manipular el entorno está limitada por la cantidad, calidad y tipo de sensores de que disponga. El cuerpo humano viene equipado de serie con algunos sensores que nos permiten interaccionar y conocer algunas características de nuestro entorno.
- 5. A M U V A Por qué usamos sensores en Microbótica? II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES Los sensores permiten obtener información del entorno, cerrando el lazo de realimentación que une el microcontrolador con los sistemas de actuación, por lo general motores. Un microbot debe realizar algún tipo de tarea en un entorno. Su comportamiento vendrá determinado por alguna característica física dinámica del mismo.
- 6. A M U V A Una reflexión: la cinestesia “ La cinestesia hace referencia a un tipo de sensibilidad del tipo propioceptiva que nos permite conocer en todo momento la posición y orientación de nuestros miembros sin necesidad de establecer un contacto visual con los mismos “ Una reflexión: Realidad Aumentada Los órganos de los sentidos son limitados. El uso de los sensores permite percibir fenómenos físicos que están fuera de la escala de percepciones del ser humano. Por lo tanto, los sensores son una ampliación de los sentidos. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 7. A M U V A Tipos de Sensores Según la naturaleza de la señal mecánicos, térmicos, magnéticos, eléctricos, ópticos y moleculares. Según el tratamiento que se de a la señal analógicos digitales o binarios Sensores Activos efectos termoeléctrico, pieozoeléctrico, fotovoltaico Sensores Pasivos resistivos, inductivos, capacitivos II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 8. A M U V A Introducción: definiciones y clasificación Sensibilidad, Rango y Ruido Señales Analógicas y Digitales Sensores habituales en Microbots Sensores de Luz: CNY70, Fotorresistencias, Fotodiodos, GP2D12 Sensores de Contacto: Bumpers Sensores de Posición: Encoders, Potenciómetros Sensores de Proximidad: Ultrasonidos, Inductivos, Capacitivos Descripción de Circuitos Electrónicos. Aplicaciones Tendencias Futuras II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 9. A M U V A Sensibilidad La sensibilidad es la relación entre la variación de la magnitud real medida y la variación de la señal eléctrica generada por el sensor. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 10. A M U V A Rango El rango hace referencia al intervalo de valores detectables por un sensor. Los sensores suelen calibrarse en un punto de funcionamiento y se establece una escala de valores. Por ejemplo, un voltímetro permite elegir diferentes escalas de medida: mV o V, CC o CA. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 11. A M U V A Ruido El ruido es el efecto que se produce en cualquier tipo de señal debido a la presencia de fuentes naturales o artificiales que perturban el valor real de la señal. Tener presente que estamos rodeados de distintas fuentes que perturban las señales: la red eléctrica de 50 Hz, microondas, interruptores o máquinas que se ponen en funcionamiento, líneas telefónicas.... La forma de combatir contra los ruidos eléctricos es utilizando filtros electrónicos, utilizando generalmente amplificadores operacionales. Los filtros paso-bajo sólo dejan pasar señales cuya frecuencia es menor que una determinada. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 12. A M U V A Ruido Jornadas de Iniciación a la Microbótica SENSORES
- 13. A M U V A Introducción: definiciones y clasificación Sensibilidad, Rango y Ruido Señales Analógicas y Digitales Sensores habituales en Microbots Sensores de Luz: CNY70, Fotorresistencias, Fotodiodos, GP2D12 Sensores de Contacto: Bumpers Sensores de Posición: Encoders, Potenciómetros Sensores de Proximidad: Ultrasonidos, Inductivos, Capacitivos Descripción de Circuitos Electrónicos. Aplicaciones Tendencias Futuras II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 14. A M U V A Señales Analógicas y Digitales Los modernos microcontroladores tienen salidas/entradas digitales/analógicas. Según el tipo de aplicación que realicemos será interesante utilizar uno u otro tipo de entradas/salidas. Las señales analógicas son aquellas cuyo rango de variación es continuo, es decir, el paso de un valor a otro se hace sin saltos bruscos. Las señales digitales son aquellas cuyo rango de variación no es continuo, es decir, no son capaces de representar todos los posibles estados de una señal, sólo los que están cuantificados. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 15. A M U V A Señales Digitales El PIC16F88 de sus 18 patillas posee 16 E/S: II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 16. A M U V A Señales Analógicas El PIC16F88 dispone de 5 pines analógicos: II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 17. A M U V A Señales Analógicas Puerto B del PIC16F88 dispone de: II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 18. A M U V A Introducción: definiciones y clasificación Sensibilidad, Rango y Ruido Señales Analógicas y Digitales Sensores habituales en Microbots Sensores de Luz: CNY70, Fotorresistencias, Fotodiodos, GP2D12 Sensores de Contacto: Bumpers Sensores de Posición: Encoders, Potenciómetros Sensores de Proximidad: Ultrasonidos, Inductivos, Capacitivos Descripción de Circuitos Electrónicos. Aplicaciones Tendencias Futuras II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 19. A M U V A Sensores de Luz Corresponden a sensores capaces de detectar luz visible y luz infrarroja. Hablaremos de los siguientes: Sensores habituales en Microbótica Fotorresistencias CNY70 Sensores de Proximidad infrarrojos: GP2D12 Reflexivo IS471F Fotodiodos y Fototransistores Cámaras CCD La optoeléctronica engloba a todos los dispositivos que basan su comportamiento en la incidencia de algún tipo de radiación electromagnética, por lo general radiación visible o infrarroja cercano. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 20. A M U V A Fotorresistencias o LDR ( Light Dependent Resistors ) Las fotorresistencias son las más empleadas para la detección de luz. Es un sensor del tipo resistivo. La resistencia varía según el nivel de iluminación que incide sobre el sensor. Pueden utilizarse como sensores analógicos, midiendo la intensidad luminosa que reciben, o como sensores digitales, fijando un umbral de iluminación como punto de conmutación. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES Sensores habituales en Microbótica
- 21. A M U V A CNY70 El CNY70 es un sensor compacto que se emplea mucho en las pruebas de sumo y rastreadores. La ventaja de este sensor es que en un mismo encapsulado contiene la fuente de iluminación y de detección. Contiene en un mismo encapsulado un LED y un fototransistor. El LED es la fuente de iluminación infrarroja y el fototransistor es elemento detector. El punto de operación se sitúa entorno a los 950 nm. La distancia máxima de detección es de 0.3 mm. El circuito del LED requiere de una resistencia de unos 330 V para polarizar correctamente el LED ( I max = 10 - 40 mA ) Sensores habituales en Microbótica II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 22. A M U V A Sensores habituales en Microbótica LEDS II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES Un diodo emisor de luz es un dispositivo de unión PN que cuando se polariza directamente emite luz. Los LEDs operan con un voltaje relativamente bajo, entre 1 y 4 volts y la corriente está en un rango entre 10 y 40 mA . Se debe colocar una resistencia en serie para limitar la corriente que circula por el LED. Cada LED debe tener su propia resistencia.
- 23. A M U V A Sensores habituales en Microbótica GP2D12 La distancia de operación varía entre 10 y 80 cm. El color y la reflectancia de los objetos iluminados tiene baja influencia. Se puede utilizar en las pruebas de sumo para detectar la distancia del contrincante, como alternativa a los ultrasonidos. El GP2D12 es un sensor de distancia fabricado por Sharp. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 24. A M U V A Sensores habituales en Microbótica II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES Reflexivo IS471F Detector luminoso de proximidad con circuito procesador incorporado para sistemas de modulación luminosa. Consiste en un diodo de emisión infrarrojo y de un fototransistor de silicio NPN montados en la misma cara y recubiertos por una carcasa de plástico. El fototransistor responde a la radiación procedente del emisor sólo cuando un objeto reflectante se antepone a su campo visual. Reflexivo OPB704 Este sensor permite detectar movimiento de personas y mascotas. Tambien puede emplearse para encontrar fuentes de calor. El interfaz con el micro consiste sólo en un pin analógico. El sensor está sintonizado para detectar la emisividad infrarroja del cuerpo humano. Piroeléctrico
- 25. A M U V A Fotodiodos y Fototransistores Se encuentran en encapsulados junto con un LED en los optoacopladores . Sensores habituales en Microbótica II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES Los fotodiodos son diodos cuyas características eléctricas varían con la intensidad de luz. Para aprovechar este comportamiento conviene polarizar el diodo en inversa . BPW41 Los fototransistores se comportan como interruptores accionados por RE. Su comportamiento es parecido a los fotodiodos, pero son mucho más sensibles debido a la ganancia intrínsica del transistor. BPW40
- 26. A M U V A Sensores habituales en Microbótica Referencias: II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES TCS1000 TCS2000 CNY70 GP1A01 TCS1103 H21A1 H21A2 H22A2 H24B2 OPB701 OPB707 OPB711 OPB742 OPB804
- 27. A M U V A Bumpers El bumper es un conmutador de 2 posiciones con muelle de retorno a la posición de reposo y con una palanca de accionamiento mas o menos larga según el modelo elegido. En estado de reposo la patita común (C) y la de reposo (R) están en contacto permanente hasta que la presión aplicada a la palanca del bumper hace saltar la pequeña pletina acerada interior y entonces el contacto pasa de la posición de reposo a la de activo (A), Sensores habituales en Microbótica APLICACIONES: Detección de obstáculos II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 28. A M U V A Sensores habituales en Microbótica Encoders Son dispositivos que sirven para determinar la posición de un eje o para calcular la velocidad angular de giro. Los encoders empleados en microbótica son generalmente ópticos. Se basan en el paso o no de la luz por un patrón codificado en un disco ranurado. Los ratones de bola hacen uso de este tipo de sensores para determinar la dirección de movimiento. Los códigos utilizados son cíclicos, por lo común se emplea el código Gray. APLICACIONES: Realimentación de la posición angular de un eje Cálculo de velocidades angulares Detección del sentido del movimiento II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 29. A M U V A Sensores habituales en Microbótica Potenciómetros Un potenciómetro es una resistencia que varía según la posición de un cursor. Los hay en varias configuraciones: desplazamiento lineal y angular. Según el comportamiento al mover el cursor los hay lineales y logarítmicos. También existe la posibilidad de encontrarlos multipaso o de un solo paso. Es importante elegirlos de una escala acorde con nuestra aplicación. APLICACIONES: Realimentación de la posición angular de un eje Ajuste de la sensibilidad de un circuito con componentes optoelectrónicos. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 30. A M U V A Sensores habituales en Microbótica Ultrasonidos Los ultrasonidos son ondas acústicas con una frecuencia superior a 20 kHz. Los generadores de ultrasonidos modernos permiten generar frecuencias del orden de GHz. Las altas frecuencias tienen longitud de onda cortas, lo cual les permite reflejarse desde cualquier objeto. La detección y medida de ultrasonidos se realiza mediante receptores piezoeléctricos o por medios ópticos. APLICACIONES: Medición de flujo, como el refrigerante en una planta nuclear Pruebas no destructivas Procesos de conformación de materiales (acero blando, tungsteno...) Medición de distancias. Localización de objetos . Electrónica... II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 31. A M U V A Sensores habituales en Microbótica Ultrasonidos: detector de movimiento II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 32. A M U V A Sensores habituales en Microbótica Sensores de Temperatura El sensor se presenta en diferentes encapsulados pero el mas común es el to-92 de igual forma que un típico transistor con 3 patas, dos de ellas para alimentarlo y la tercera nos entrega un valor de tensión proporcional a la temperatura medida por el dispositivo. Con el LM35 sobre la mesa las patillas hacia nosotros y las letras del encapsulado hacia arriba tenemos que de izquierda a derecha los pines son: VCC - Vout - GND. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 33. A M U V A Sensores habituales en Microbótica SENSOR DE INCLINACION Proporciona una tensión de salida proporcional al grado de inclinación. El sensor se conecta directamente en el circuito de control en alguna de los conversores analógicos digitales y permite saber al robot cual es su grado de inclinación actual, de una forma muy sencilla. Características técnicas: Rango de medida +- 60º. Resolución: 0,1 º. Tiempo de respuesta: 0,5 Sec. Alimentación: 5V 1 mA. Peso 5 g. Sensibilidad: 30 uS/º. Medidas 15 x 19 x 12 mm. APLICACIONES: Movimiento. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 34. A M U V A Sensores habituales en Microbótica ACELERACIÓN LINEAL Formado por una cápsula hermética que contiene un contacto normalmente abierto y que se cierra cuando se produce una aceleración o impacto superior a 5 G +-1,5 G. Cuando en nivel de aceleración decrece por debajo del umbral de disparo, el contacto se habré de nuevo. Este sensor resulta útil para detectar impactos y agresiones en los robots. Dado la brevedad del contacto en caso de impacto, es recomendable utilizarlo junto con alguna entrada de interrupción, o con algún circuito de tipo biestable con memoria que permita reconocer el evento ocurrido. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 35. A M U V A Sensores habituales en Microbótica BRÚJULA DIGITAL Es un sensor de campos magneticos que ofrece una precision de 3-4 grados y una resolucion de decimas. Interfaces, mediante pulsos temporizados (modulación en anchura), o bien por medio de un bus I2C. Este sensor magnetico esta especificamente diseñado como sistema de navegacion para robots. Un ejemplo de sensor: KMZ51 de Philips, lo suficientemente sensibles como para captar el campo magnetico de la tierra. Usando dos de estos sensores colocados en angulo de 90 grados, permite al microprocesador calcular la direccion de la componente horizontal del campo magnetico natural. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 36. A M U V A Sensores habituales en Microbótica OTROS SENSORES: EFECTO HALL SENSORES CHOQUE E INCLINACIÓN SENSOR DE GASES SENSOR DE PRESIÓN TENSIÓN II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 37. A M U V A Introducción: definiciones y clasificación Sensibilidad, Rango y Ruido Señales Analógicas y Digitales Sensores habituales en Microbots Sensores de Luz: CNY70, Fotorresistencias, Fotodiodos, GP2D12 Sensores de Contacto: Bumpers Sensores de Posición: Encoders, Potenciómetros Sensores de Proximidad: Ultrasonidos, Inductivos, Capacitivos Descripción de Circuitos Electrónicos. Aplicaciones Tendencias Futuras II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 38. A M U V A Descripción de Circuitos Eléctricos. Aplicaciones Fotorresistencias La tensión Vout puede utilizarse interpretarse como señal analógica o como señal digital. La sensibilidad se puede ajustar con un potenciómetro. Necesitamos una fuente de iluminación lo más uniforme posible II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 39. A M U V A Descripción de Circuitos Eléctricos. Aplicaciones CNY70 II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 40. A M U V A Descripción de Circuitos Eléctricos. Aplicaciones Trigger Smith 40106 Para poder conformar las señales a los sistemas digitales como puede ser nuestro circuito o a la entrada de un microcontrolador hemos utilizado puertas inversoras Trigger Schmitt, que además tienen la ventaja de que en el mismo chip nos encontramos con seis inversores. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 41. A M U V A Descripción de Circuitos Eléctricos. Aplicaciones Fotodiodos II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 42. A M U V A Descripción de Circuitos Eléctricos. Aplicaciones Bumpers II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES 0 lámina libre 1 lamina presinoda
- 43. A M U V A II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 44. A M U V A Introducción: definiciones y clasificación Sensibilidad, Rango y Ruido Señales Analógicas y Digitales Sensores habituales en Microbots Sensores de Luz: CNY70, Fotorresistencias, Fotodiodos, GP2D12 Sensores de Contacto: Bumpers Sensores de Posición: Encoders, Potenciómetros Sensores de Proximidad: Ultrasonidos, Inductivos, Capacitivos Descripción de Circuitos Electrónicos. Aplicaciones Tendencias Futuras II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 45. A M U V A Tendencias Futuras En el futuro los avances en la nanotecnología y de la micromecánica permitirán el desarrollo de mecanismos de precisión integrados en pastillas de silicio. Otra línea de investigación es la que trata de fusionar la biología con la microelectrónica. Los sensores que hagan uso de esta tecnología disponen de una parte activa biológica (enzimas, bacterias) y una parte microelectrónica que se encarga del procesamiento de las señales biológicas. Los primeros sensores biológicos se emplearon para el análisis de las sustancias orgánicas, como la concentración de azúcar en la sangre, aplicación muy interesante para el desarrollo de aparatos de inyección automática de insulina en el caso de diabéticos. II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES
- 46. A M U V A Galerías de Robots II Jornadas de Nuevas Tecnologias SENSORES LEMUR : es un robot de 6 patas desarrollado en el JPL capaz de escalar por pequeñas estructuras reticulares. Dispone de visión estéreo, sensores inerciales y sensores de contacto Dirección de contacto: http://prl.jpl.nasa.gov/projects/lemur1/lemur_index.html
- 47. SENSORES
Notas del editor
- #4: Definición de un sensor : un sensor es un dispositivo capaz de captar la variación de algún fenómeno físico (presión, caudal, temperatura, intensidad luminosa...) y generar una señal, por lo general de naturaleza eléctrica (tensión, corriente, impedancia), que cuantifica la magnitud de aquel. Desde un punto de vista físico, un sensor lo que hace es convertir un tipo de energía en otro, por lo que comúnmente se les denomina transductores. Generalmente las señales genera un sensor son de naturaleza eléctrica. Estas señales eléctricas pueden ser interpretadas fácilmente por el hombre y pueden ser procesadas (tratadas, analizadas y visualizadas) de forma rápida gracias a los avances experimentados en el campo de la microelectrónica. Es necesario conocer muy bien el transductor para interpretar de forma correcta la relación entre la señal física y la variación eléctrica. Las medidas que realizamos con sensores siempre están sujetas a un margen de error. Esta afirmación tiene consecuencias filosóficas que culminan con la formulación del “ principio de incertidumbre de Heisemberg ”, que afirma que es imposible medir de forma exacta los fenómenos que se presentan en la naturaleza La palabra sensor proviene del latín “ sensus ”, que significa sentido o sensación. Los dispositivos que se comportan de forma opuesta a los sensores se denominan actuadores.
- #5: Como decíamos antes, el hombre interacciona con la naturaleza a través de sus sentidos. La limitación de estos para captar los fenómenos físicos hacen que nuestra percepción del entorno en el que vivimos sea limitada. Por ello uno de los principales impulsores del desarrollo tecnológico ha sido la necesidad de ampliar nuestras capacidades de percepción: espectro auditivo limitado (20 Hz-20 KHz), nuestra gama de frecuencias electromagnéticas limitada (espectro visible, 400 – 750 nm). Esto explica el porqué de la introducción de los superhéroes, en ellos hemos visto reflejadas las capacidades que ansiábamos los hombres pero que naturalmente nos han sido vetadas. Si queremos tener un mejor conocimiento de la naturaleza tenemos que desarrollar aparatos que capten de una forma objetiva información de magnitudes físicas. El método experimental ( Roger Bacon, a mediados del s. XIII ) define una serie de puntos para extrapolar resultados y desarrollar teorías: 1) Observar la naturaleza y tomar medidas; 2) Plantear una hipótesis que explique el comportamiento observado; 3) Contrastar la hipótesis con nuevas observaciones; 4) Considerar las hipótesis como teorías, hasta que una nueva observación contradiga los resultados. Pensar por ejemplo en el Telescopio Espacial Hubble: es un ojo que orbita entorno a la tierra.
- #7: Podemos visualizar el efecto de la cinestesia si pensamos por ejemplo lo fácil que nos resulta llevarnos la mano o una cuchara a la boca a pesar de tener los ojos cerrados. La explicación radica en que en todo momento el cerebro está realimentado la información de la posición de las articulaciones y corrigiendo el grado de extensión y orientación de cada extremidad. Esta característica nos permite desplazarnos y realizar movimientos voluntarios sin prestar grandes dosis de atención en lo que hacemos. Esto es un ejemplo de sistema realimentado.
- #8: Según la naturaleza física de la señal: las manifestaciones físicas de los fenomenos de la naturaleza pueden englobarse en uno de estos tipos de comportamientos que hemos identificado en la naturaleza. No se descarta en el futuro que podamos encontrar otro tipo de manifestaciones naturales. Según el tratamiento que se de a la señal: los sensores analógicos permiten un rango de variación de las magnitudes físicas medidas mucho más amplio que los digitales. Además, en todo momento dan el valor real del parámetro medido. Los sensores digitales cuantifican los estados de la naturaleza. Así, un simple sensor de presencia podría darnos un 1 (5 V) si detecta algún obstáculo y nos daría un 0 (0 V) si no detecta ningún obstáculo en su zona de acción. Sensores activos : no necesitan alimentación eléctrica. La energía necesaria para generar la señal la toman de la propia magnitud física que quiere medirse. Es necesario que la magnitud de esta energía sea pequeña comparada con la energía total de la señal medida. De lo contrario podríamos falsear de forma significativa la lectura. El funcionamiento de estos sensores se vasa en determinados fenómenos físicos. Sensores pasivos : varían su impedancia bajo la acción de la magnitud física que quiere medirse. Básicamente la impedancia es función de su geometría y de las características eléctricas del material con que está contruído (resistivad, permeabilidad magnética y constante dieléctrica). A partir de la variación de la impedancia hay que obtener una señal eléctrica tal que su nivel de tensión, corriente, frecuencia o fase varíen en función de la variación de la impedancia.
- #10: En los términos de la ecuación llamamos r a la señal eléctrica generada por el sensor y x a la medida física. S es el grado de sensibilidad del sensor. Por ejemplo, si pensamos en un fotodetector, éste puede producir una salida de voltaje (r) de 0.17 V cuando es bombardeado por 2.3 x 10 13 fotones/segundo (x). Comentar histéresis, linealidad, precisión, repetibilidad...
- #11: En la imagen vemos diferentes comportamientos de un sensor conectado a un convertidor A/D, de 8 bits=255 estados. En a) se trata de un sensor potenciométrico de posición con un comportamiento lineal. En b) vemos un mapeo lineal en dos rangos. En c) vemos una relación logarítmica entre la intensidad luminosa y la señal digital genera por el sensor.
- #12: Todos hemos experimentado alguna vez con fuentes naturales de ruido: así, la niebla que vemos en la televisión cuando no tenemos sintonizado ningún canal tiene su origen en radiaciones procedentes del espacio exterior, generadas en gran parte por el sol: radiaciones cósmica, fuentes de emisión de microondas naturales como los quasars... También es posible percibir parte del fondo cósmico de microondas con un aparato de TV. Esta radiación se genero con el BIG BANG y hasta ahora es una prueba irrefutable de que el Universo tuvo un origen expontaneo.
- #13: La existencia del ruído hay que tenerla muy presente por que muchas veces se nos presentarán comportamientos que no entendemos, cuyo origen muchas veces es atribuible a alguna fuente de ruido. Por ejemplo, cuando utilizamos sensores de luz (CNY70) para detectar y seguir línea negras sobre fondo blando (o al revés) es importante garantizar unas condiciones de iluminación constantes, de lo contrario el comportamiento programado del microbot puede sufrir importantes variaciones.
- #16: 4 entradas analógicas (AN1-4)
- #21: El material más utilizado para construir estos sensores es el CdS .
- #22: Funcionamiento: El fototransistor conducirá mas, contra mas luz reflejada del emisor capte por su base. La salida de este dispositivo es analógica y viene determinada por la cantidad de luz reflejada, así pues para tener una salida digital se podría poner un disparador Trigger Schmitt y así obtener la salida digital pero esto tiene un problema, y es que no es ajustable la sensibilidad del dispositivo. Para solventar este problema muestro el siguiente circuito basado en un amplificador operacional configurado en modo comparador, en la salida del circuito obtendremos una señal cuadrada lista para su interconexión con la entrada de cualquier µControlador. Video para mostrar: QRB1114 Vs. CNY70 La sensibilidad del circuito es ajustable mediante la resistencia variable de 10k (aconsejo poner una resistencia multivuelta). Para comprobar y visualizar la señal de salida es posible montar un diodo led en la salida con su resistencia de polarización a masa, si así lo hacemos veremos que cuando el sensor detecta una superficie blanca o reflectante el led se ilumina ya que la salida del LM741 pasa a nivel alto y por lo tanto alimenta al led que tiene su ánodo conectado directamente. Usos: Comúnmente utilizado en los robots rastreadores (Sniffers) para detección de líneas pintadas sobre el suelo, debido principalmente a su baja distancia de detección. Ideas y mejoras: Mas que una idea esto es un descuido que tuve al montar el circuito en una protoboard y asi comprobé que quitando la resistencia de polarización de 10k que tiene conectada el fototransistor a su emisor hacemos que el circuito se vuelva mucho mas sensible (e inestable también jeje). Con un buen ajuste de la resistencia variable e conseguido detectar superficies reflectantes a una distancia de unos 5 cm. también al pasar la mano por enfrente del sensor se activaba la salida. Supongo que habrá una manera menos inestable de hacer esto así que ya sabéis... a cacharrear y haber que sale jejeje
- #24: Principal inconveniente: alto PRECIO, entorno a los 30 €. Usos: Debido a su gran rango de medida este sensor es adecuado para detectar obstáculos reflectantes como paredes, usado en robots de exploradores para los de laberintos entre otros. Ideas y mejoras: Debido a su gran directividad se puede montar un sensor GPD2 en un servo y así tener un radar de IR cubriendo de esta manera un radio de 180º aprox. Video para mostrar: Robonova-1 with Sharp GP2D12 Distance Sensor I
- #28: Usos: Se usan para detección de obstáculos por contacto directo. No son adecuados para robots de alta velocidad ya que cuando detectan el obstáculo ya están encima y no da tiempo a frenar el robot. Ideas y mejoras: Pocas mejoras puede tener un dispositivo tan simple pero una buena idea seria utilizar un multiplexor para poner mas bumpers de control en nuestro robot y usar el mínimo de líneas de control.
- #30: Ideas y mejoras: Pocas mejoras puede tener un dispositivo tan simple pero una buena idea seria utilizar un multiplexor para poner mas bumpers de control en nuestro robot y usar el mínimo de líneas de control.
- #31: Las raíces del efecto piezo eléctrico puede ser buscada en el efecto piezoeléctrico, descubierto por Pierre Curie alrededor de 1880. Encontró que cristales asimétricoas como el cuarzo y la sal de Rochelle generaban una carga eléctrica cuando se les sometía a una presión mecánica. Al contrario, también era posible obtener vibraciones mecánicas aplicando carga eléctrica alterna a los cristales. Una de las primeras aplicaciones del ultrasonido fue el sonar (Sound Navigation and Ranging), utilizado por primera vez en la IIWW. Como la velocidad del sonido en el agua es conocida, es fácil calcular la distancia del objeto midiendo el intervalo temporal entre dos ecos sucesivos. Posteriormente se usaron en el campo de la medicina y en la detección de objetos metálicos o fallas estructurales. Japón fue pionera en la investigación de los ultrasonidos. Fueron los primeros en utilizar el efecto doppler para detectar movimientos internos, como la sange que fluye a através del corazón. Las ondas ultrasónicas pueden ser generadas usando fuentes de energía mecánicas, electromágneticas y térmicas. Como substrato se puede utilizar vidrio, líquidos o sólidos. Los transductores magneto-resistivos usan el efecto magneto-resistivo para convertir la energía magnética en energía ultrasónica. Esto se logra mediante la aplicación de fuertes campos magnéticos alternos a ciertos metales. Los transductores piezoeléctricos emplean el efecto piezoeléctrico inverso usando cristales naturales o sintéticos como el cuarzo o cerámicos como el titanato de bario. Los cerámicos tienen la ventaja sobre el cuarzo en que son más fáciles de formar po fundición a presión y extrusión.
- #40: La R de 220 mantiene polarizado el LED. El circuito del fototransistor consiste en un divisor de tensión. La sensibilidad del sensor se calibra con la resistencia en serie con el fototransistor. Es conveniente antes de elegir esta resistencia colocar una resistencia variable de unos 100 K para establecer la sensibilidad de forma manual. Posteriormente, con un polímetro, medimos el valor de resistencia obtenido y colacamos la resistencia comercial más próxima por exceso.
- #41: Estos dispositivos tienen una característica de transferencia como la que se muestra en la Figura 3. En esta curva se aprecia que si la tensión de entrada asciende desde 0V hasta un nivel alto, la transición se produce siguiendo la curva A y se produce para el valor V T + denominado umbral ascendente . Por el contrario, si la entrada está a un nivel alto y se va disminuyendo hasta 0V, la transición se produce siguiendo la curva B, cuando se alcanza el denominado umbral descendente V T - .
- #43: Ideas y mejoras: Pocas mejoras puede tener un dispositivo tan simple pero una buena idea seria utilizar un multiplexor para poner mas bumpers de control en nuestro robot y usar el mínimo de líneas de control.
- #44: Ideas y mejoras: Pocas mejoras puede tener un dispositivo tan simple pero una buena idea seria utilizar un multiplexor para poner mas bumpers de control en nuestro robot y usar el mínimo de líneas de control.
- #46: Los primeros sensores biológicos se emplean para el análisis de las sustancias orgánicas, como la concentración de azúcar en la sangre, aplicación muy interesante para el desarrollo de aparatos de inyección automática de insulina en el caso de diabéticos.